Etude structurale et magnétique de couches minces anisotropes d'alliges CoPt et leur nanostructuration par irradiation sélective et gravure ionique sèche

Structural and magnetic study of anisotropic CoPt alloys thin layers and their nanostructuration by selective irradiation and ionic etching

• Auteur / Autrice : Madjid Abes
• Direction : Véronique Pierron-Bohnes, Aziz Dinia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux nanostructurés

Anisotropie

Couches minces

Alliages cobalt-platine

Mots clés libres

Gravure ionique sèche

Irradiation sélective

Microscopie à force magnétique

Résumé

L'étude de systèmes fortement anisotropes à aimantation perpendiculaire suscite aujourd'hui un intérêt croissant au sein de la communauté scientifique, à mesure que se profile la limite superparamagnétique. Aujourd'hui, l'enregistrement perpendiculaire apparaît comme la solution d'avenir et, parmi les différentes pistes explorées, le stockage sur media nanostructurés est considéré comme très prometteur. Ce travail avait pour objet la préparation et la caractérisation structurale et magnétique de couches minces d'alliages CoPt déposées selon deux orientations différentes du substrat de MgO : [100] et [110], à applications potentielles dans l'enregistrement magnéto-optique. Les échantillons déposés sur MgO(110) correspondent à une tentative de croissance sur une autre direction que celle utilisée au laboratoire jusqu'à présent avec une direction de l'aimantation dirigée en moyenne dans le plan. J'ai étudié plus particulièrement l'ordre chimique et l'anisotropie magnétique dans ces couches de CoPt. Nous avons ensuite nanostructuré des couches d'alliage CoPt/MgO(001) par deux techniques différentes : l'une utilisant les ions Ar+ à faible énergie pour la gravure et l'autre, plus originale, utilisant les ions He+ à énergie moyenne pour créer des modifications structurales dans la couche. L'intérêt de l'irradiation ionique par rapport à la gravure ionique est que la couche garde une rugosité plus faible. Le grand nombre d'observations faites, ainsi que les simulations utilisées dans certains cas, nous ont permis de corréler la structure et le magnétisme. Nous avons montré que l'ordre à longue-distance et la coercivité dans les films CoPt diminuent par irradiation ionique, provoquant ainsi un changement sensible dans l'anisotropie magnétique perpendiculaire. La partie très originale de ce travail a été l'utilisation du MFM sous champ magnétique qui nous a permis d'obtenir le cycle d'un plot gravé unique et de montrer que le mécanisme de renversement de l'aimantation dans les plots est la nucléation et la propagation de parois magnétiques, comme dans les films.

The study of strongly anisotropic systems to perpendicular magnetization arouses today an interest growing within the scientific community, as is profiled the superparamagnetic limit. Today, the perpendicular recording seems the solution with a future and, among the various tracks explored, storage on nanostructured media is regarded as very promising. This work had as an aim the preparation and the structural and magnetic characterization of CoPt alloys thin layers deposited on two different orientations of the MgO substrate: [100] and [110], with potential applications in the magneto-optical recording. The samples deposited on MgO(110) correspond to an growth attempt on another direction that that used at the laboratory until now with a direction of the magnetization directed on average in the plan. I studied more particularly the chemical order and the magnetic anisotropy in these CoPt layers. We then have nanostructured the CoPt/MgO(001) alloy layers by two different techniques: one using the Ar+ ions with weak energy for the etching and the other, more original, using the He+ ions with average energy to create structural modifications in the layer. The interest of the ionic irradiation compared to ionic etching is that the layer keeps a lower roughness. The great number of made observations, as well as the simulations used in certain cases, enabled us to correlate the structure and magnetism. We showed that the order at long-distance and coercity in the CoPt films decrease by ionic irradiation, thus causing a significant change in the perpendicular magnetic anisotropy. The very original part of this work was the use of the MFM under magnetic field which enabled us to obtain the loop of a single etched dot and to show that the reversal mechanism of the magnetization in the dot is the nucleation and the propagation of magnetic walls, as in films.